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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 第1講 功 功率練習(xí)
選擇題(每題5分,共25分)
1.(xx溫州八校聯(lián)考,12)如圖甲為一女士站立在臺階式自動扶梯上正在勻速上樓,如圖乙為一男士站立在履帶式自動人行道上正在勻速上樓。下列關(guān)于兩人受到的力做功判斷正確的是( )
A.甲圖中支持力對人做正功
B.乙圖中支持力對人做正功
C.甲圖中摩擦力對人做負(fù)功
D.乙圖中摩擦力對人做負(fù)功
2.(xx上海理工大學(xué)附中月考,9)如圖所示,質(zhì)量分別為m1和m2的兩個物體,m1
W2 B.W1W2,P1=P2
2.(xx浙江調(diào)研卷,20)有一輛質(zhì)量為170 kg、輸出功率為1 440 W的太陽能試驗(yàn)汽車,安裝有約6 m2的太陽能電池板和蓄能電池,該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為30 W/m2。若駕駛員的質(zhì)量為70 kg,汽車最大行駛速度為90 km/h。假設(shè)汽車行駛時受到的空氣阻力與其速度成正比,則汽車( )
A.以最大速度行駛時牽引力大小為57.6 N
B.啟動時的加速度大小為0.24 m/s2
C.保持最大速度行駛1 h至少需要有效光照8 h
D.直接用太陽能電池板提供的功率可獲得3.13 m/s的最大行駛速度
3.(xx浙江溫州一模,20)用起重機(jī)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動至最高點(diǎn)的過程中,其v-t圖像如圖所示。下列說法正確的是( )
A.在0~t1時間內(nèi),貨物處于超重狀態(tài)
B.在t1~t2時間內(nèi),起重機(jī)拉力對貨物做負(fù)功
C.在t1~t2時間內(nèi),貨物的機(jī)械能一直在增大
D.勻速階段拉力的功率可能比加速階段某一時刻拉力的瞬時功率小
二、非選擇題(4題12分,5題13分,共25分)
4.(xx江蘇無錫調(diào)研,16)如圖所示,光滑水平面上有一木板,質(zhì)量M=1.0 kg,長度L=1.0 m。在木板的最左端有一個小鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量m=1.0 kg。小鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ=0.3。開始時它們都處于靜止?fàn)顟B(tài),某時刻起對木板施加一個水平向左的拉力F,g取10 m/s2。求:
(1)拉力F至少多大才能將木板抽出;
(2)若F=8 N,將木板抽出,則抽出過程中摩擦力分別對木板和小鐵塊做的功。
5.(xx北京海淀期中,17)動車組列車(如圖所示)是由幾節(jié)自帶動力的車廂(動車)加幾節(jié)不帶動力的車廂(拖車)組成的,它將動力裝置分散安裝在多節(jié)車廂上。在某次試運(yùn)行中共有4節(jié)動車和4節(jié)拖車組成動車組,每節(jié)動車可以提供P0=750 kW的額定功率,每節(jié)車廂平均質(zhì)量為m=20 t。該次試運(yùn)行開始時動車組先以恒定加速度a=0.5 m/s2啟動做直線運(yùn)動,達(dá)到額定功率后再做變加速直線運(yùn)動,總共經(jīng)過550 s的時間加速后,動車組便開始以最大速度vm=270 km/h勻速行駛。設(shè)每節(jié)動車在行駛中的功率相同,行駛過程中每節(jié)車廂所受阻力相同且恒定。求:
(1)動車組在勻加速階段的牽引力大小;
(2)動車組在整個加速過程中每節(jié)動車的平均功率;
(3)動車組在整個加速過程中所通過的路程。
A組 xx模擬基礎(chǔ)題組
選擇題
1.A 女士站立在臺階式自動扶梯上正在勻速上樓,支持力與重力平衡,不受摩擦力作用,甲圖中支持力對人做正功,選項(xiàng)A正確C錯誤。男士站立在履帶式自動人行道上正在勻速上樓,支持力與位移方向垂直,支持力不做功,摩擦力對人做正功,選項(xiàng)B、D錯誤。
2.C 恒力做的功與物體是否受其他力無關(guān),與物體運(yùn)動狀態(tài)也無關(guān),因F1與F2沿位移方向的分量相同,兩物體位移相同,故F1與F2做功相等,選項(xiàng)C正確,其余選項(xiàng)錯誤。
3.C 車廂與水平方向的夾角緩慢增大,貨物受到的靜摩擦力增大,A錯誤;貨物與貨車作為一整體,地面對貨車沒有摩擦力,B錯;在車廂轉(zhuǎn)動過程中,貨物受到的支持力始終與運(yùn)動方向一致,所以做正功,C對;貨物受到的摩擦力始終與運(yùn)動方向垂直,故對貨物不做功,D錯。
4.AD 人勻速運(yùn)動,所受合外力為零,故扶梯對人沒有摩擦力,人受力如圖所示?？梢娭С至θ俗稣?重力對人做負(fù)功,合力對人做功為零,故A、D正確,B、C均錯。
5.A 重力做功與運(yùn)動路徑無關(guān),決定于始末位置的高度差,WG=mgl(1-cos α),故A正確。球擺動過程中,線的拉力方向始終與速度方向垂直,故不做功,所以D錯。由動能定理得W合=Wf+WG=ΔEk=0,即Wf=-WG,故B、C均錯。
B組 xx模擬提升題組
一、選擇題
1.D 由于扶梯是勻速的,乘客第一次站在扶梯上不動和第二次相對扶梯勻速運(yùn)動都是處于平衡狀態(tài),即扶梯對乘客的作用力都等于其重力,所以扶梯牽引力不變,而且扶梯速度也不變,那么扶梯牽引力的功率P=Fv1不變,即P1=P2,但是乘客在第二次相對扶梯勻速運(yùn)動,運(yùn)動時間變短,根據(jù)W=Pt,可知W1>W2,選項(xiàng)D正確。
2.AC 汽車以最大速度行駛時有P=F牽vm則F牽== N=57.6 N,A對;汽車啟動時的速度很小,所以牽引力很大,故加速度可以達(dá)到很大,而且加速度大小與功率有關(guān),所以無法計(jì)算其具體數(shù)值,B錯;據(jù)能量守恒得t= h=8 h,C對;直接用太陽能電池板提供的功率行駛時的最大速度一定小于90 km/h,而汽車行駛時受到的空氣阻力與其速度成正比,所以此時的阻力不是57.6 N,而3.13 m/s正是把阻力當(dāng)成57.6 N進(jìn)行計(jì)算得出的結(jié)果,D錯。
3.ACD 由v-t圖像知,在0~t1時間內(nèi)貨物具有豎直向上的加速度,所以貨物處于超重狀態(tài),A對;在t1~t2時間內(nèi)貨物向上做勻速運(yùn)動,起重機(jī)拉力對貨物做正功,B錯;在t1~t2時間內(nèi)起重機(jī)拉力(除重力以外的其他力)對貨物做正功,所以貨物的機(jī)械能一直在增大,C對;加速階段起重機(jī)拉力大于勻速階段起重機(jī)拉力,據(jù)公式P=Fv可知勻速階段拉力的功率可能比加速階段某一時刻拉力的瞬時功率小,D對。
二、非選擇題
4.答案 (1)6 N (2)-7.5 J 4.5 J
解析 (1)木板能被抽出,對小鐵塊有μmg=ma1
對木板有F-μmg=Ma2
a2≥a1
解得:F≥μ(M+m)g=6 N
所以拉力F至少為6 N;
(2)由(1)問知木板被抽出過程中小鐵塊的加速度
a1=μg=3 m/s2
木板的加速度a2==5 m/s2
設(shè)抽出過程時間為t,則a2t2-a1t2=L
代入數(shù)據(jù)解得:t=1 s
所以抽出過程中小鐵塊的位移x1=a1t2=1.5 m
木板的位移x2=a2t2=2.5 m
摩擦力對小鐵塊做的功W1=μmgx1=4.5 J
摩擦力對木板做的功W2=-μmgx2=-7.5 J
5.答案 (1)1.2105 N (2)716 kW (3)28 km
解析 (1)設(shè)動車組在運(yùn)動中所受阻力為Ff,動車組在勻速運(yùn)動時牽引力為F1,則
F1=Ff
動車組總功率P=F1vm=Ffvm,P=4P0
解得Ff=4104 N
設(shè)動車組在勻加速階段所提供的牽引力為F2
由牛頓第二定律有F2-Ff=8ma
解得F2=1.2105 N
(2)設(shè)動車組在勻加速階段所能達(dá)到的最大速度為v,勻加速運(yùn)動的時間為t1
由P=F2v,解得v=25 m/s
由運(yùn)動學(xué)公式v=at1,解得t1=50 s
動車組變加速運(yùn)動的時間t2=t-t1=500 s
動車組在加速過程中每節(jié)動車的平均功率
==
代入數(shù)據(jù)解得=716 kW
(3)設(shè)動車組在加速過程中所通過的路程為s,由動能定理得
4P0t1+4P0t2-Ffs=8m-0
解得s=28 km
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